válvulas hidráulicas de control en proyectos de riego · solenoides pilotos & accesorios...
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Válvulas Hidráulicas. Principio de Funcionamiento
P1A1
A2
P3
P2
Q
� A1 = Area del asiento
� A2 = Area efectiva del actuador
� P1 = Presion aguas arriba
� P2 = Presion aguas abajo
� P3 = Camara de control
� ∆P = P2-P1
� Q = Caudal
TERMINOLOGÍA
P3 = P1
F1 = P1· A1
F2 = P3· A2 = P1· A2
P3 · A2 > P1 · A1
VALVULA CERRADA
Cuando la cámara se presuriza, la fuerza F2, que tiende
a cerrar es mayor que F1 y la válvula cierra.
Válvulas Hidráulicas. Principio de Funcionamiento
P2
Q = 0
A1
A2
P3
P1
F1
F2
P3 = 0
F1 = P1· A1
F2 = P2· A1
F1 > F2 + FMUELLE
VALVULA ABRIENDO
Cuando la cámara comienza a vaciarse, P3 disminuye y
con ella F2. La válvula comienza a abrir cuando la fuerza
F1 vence al conjunto de F2 y el muelle.
Válvulas Hidráulicas. Principio de Funcionamiento
P2
Q > 0
A1
P3
P1
A2
F1
F2
P2 = P1 - ∆P
F1 = P1· A1
F2 = P3· A2
P3 · A2 < P1 · A1
VALVULA ABIERTA
Mediante la presión P3 podemos cambiar el equilibrio de
las fuerzas que actúan en la válvula y con ello los
parámetros del flujo en la conducción
Válvulas Hidráulicas. Principio de Funcionamiento
P2
Q > 0
A1
A2
P3
P1F
1F
2
Válvulas de Cámara Simple
Válvulas tipo SaundersDe manguito en
línea
Válvulas de asiento plano
Según el método de cierre:
A
A
Sección Transversal
Sección Horizontal
La válvula tipo “Saunders”
Línea de Cierre
Diafragma
Diafragma
Tapa
Cuerpo
Nervio
Ventajas
� Amplia apertura - Ahorra energia
� Bajo costo
� Mantenimiento Sencillo
Desventajas
� Diafragma no equilibrado
• Tiende a deformarse
• Vida corta
• Tipos diferentes para diferentes
presiones
� No hay indicación lineal de la posición de
la válvula.
� Cuando el caudal es muy bajo hay
cavitación en cuerpo y diafragma.
Válvulas tipo Saunders - Características
Válvulas de Asiento Plano – Características
� Diafragma equilibrado.
� Mismo diafragma para todo rango de
presión.
� Buen soporte para la parte flexible.
� Cierre parecido a un asiento de disco
radial.
� Indicación lineal de la posición de la
válvula.
� Ahorra energia: flujo semi recto
VALVULA ABIERTA
� Las fuerzas que tienden a abrir (cara inferior del diafragma) son siempre verticales
� Cuando la válvula está completamente abierta, el diafragma está soportado
periféricamente por la tapa.
Válvulas de Asiento Plano – Características
VALVULA EN PROCESO DE CIERRE / REGULACION
• Las fuerzas que tienden a abrir son verticales y equilibradas
• Las fuerzas de apertura y de cierre aplicadas sobre la parte flexible del diafragma son
aproximadamente iguales (con el pequeño ΔP necesario para el cierre)
• La presión aguas abajo se aplica de forma perfectamente simétrica alrededor del diafragma.
No hay posibilidad de deformación.
Válvulas de Asiento Plano – Características
Clasificación: Por la forma del cuerpo
Cuerpo tipo “GLOBO”
Cuerpo en “Y” (oblícuo)
Cuerpo en “Ángulo”
BERMAD S900 – El concepto de Hidrómetro
Dos componentes en un único cuerpo:
Contadorde Agua
VálvulaHidráulica
Hidrómetro
Comparativa de Características
Tipo Saunders Globo Oblicuo
Mantenimiento Sencillo Mantenimiento Sencillo Actuador Complejo
Menor costo Costo intermedio La más cara
Eficiencia hidráulica media Eficiencia hidráulica media Alta eficiencia hidráulica
Poca precisión y capacidad
de regulación
Capacidad de regulación
elevada
Máxima precisión y
estabilidad en la regulación
Resistencia a la cavitación
limitadaRatio de Reducción hasta 3:1
Excelente Resistencia a la
Cavitación
Diseño tradicional Diseño mejorado El diseño más avanzado
Válvulas de Cámara Doble
Poseen dos cámaras de control independientes y accesibles
desde el exterior, mientras que
el cierre lo hace un tapón
solidario a un eje que es
accionado por el diafragma.
Comparativa de Velocidadde Apertura y Cierre
t
% A
pert
ura
Válvula de cámara simple
Válvula de
cámara doble
Válvulas de cámara doble – Características
Cámara Simple Vs Cámara Doble
Válvulas de Cámara Doble:
• Presión de trabajo muy baja (2 m.c.a.).
• Tiempo de cierre corto y suave
• No hay contacto entre el diafragma y el liquid.
• Aplicaciones especiales.
• Válvulas reductoras proporcionales.
• Verdadero Control de velocidad de apertura y cierre.
• Diseño relativamente complicado.
Válvulas de Cámara Simple:
• Presión de trabajo relativamente alta.
• Tiempo de cierre largo y progresivamente acelerado.
• Hay contacto entre el diafragma y el liquido
• Pocas aplicaciones especiales.
• No hay válvulas reductoras proporcionales.
• Control de velocidad de apertura y cierre limitado.
• Simples y de mantenimiento sencillo.
Válvulas Hidráulicas – Comparativa de características
Aplicaciones posibles
Presiónmínima para
funcionar
Menor pérdida de
carga
Resistencia a la
cavitación
Duración del
diafragma
Precisión en la
regulación
Precio
Cámara doble
La que más La mejor La mejor La mejor La mejor La mejor 4ª
De asiento 2ª 2ª 4ª 3ª 2ª 2ª 2ª
De manguito 2ª 4ª 3ª 2ª 4ª 3ª 3ª
Tipo Saunders
2ª 3ª 2ª 4ª 3ª 4ª La mas barata
Válvulas Pilotadas: más funciones hidráulicas
Válvula PilotadaReductora de Presión
Válvula BásicaFunción ON/OFF Válvula Pilotada
Electroválvula reductora y
sostenedora de presión
Agregando y combinando pilotos y accesorios podemos conseguir nuevas funciones en nuestra válvula.
Válvulas Hidráulicas. Modo On/Off
� Cerrando el selector manual, la presión de la línea entra en la cámara de control creando
una fuerza hidráulica que lleva la válvula a la posición de cerrado.
� Abriendo el selector manual a la atmósfera, se libera la presión en la cámara hacia la
atmósfera, abriendo la válvula.
CONTROL MANUAL
Válvulas Hidráulicas. Modo On/Off
CONTROL POR SOLENOIDE
� La presión de la línea entra en la
cámara de control a través de
una orden dada por el solenoide.
Esta fuerza hidráulica lleva a la
válvula a la posición de cerrada.
� Con una orden inversa se libera
la presión en la cámara hacia la
atmósfera, abriendo la válvula.
COMPLETAMENTE
ABIERTA
Cámara a la atmosfera
P
r
e
s
i
ó
n
CámaraA
t
m
o
s
f
e
r
a
Sensor
Circuito Reductor de Presión de 3 vías
CERRANDO
Cámara conectada a presión
P
r
e
s
i
ó
n
CámaraA
t
m
o
s
f
e
r
a
Sensor
Circuito Reductor de Presión de 3 vías
CONSIGNA CONSEGUIDA
Ninguna conexión
P
r
e
s
i
ó
n
CámaraA
t
m
o
s
f
e
r
a
Sensor
Circuito Reductor de Presión de 3 vías
Circuito Reductor de Presión de 3 vías
VALVULA CERRADA
Cámara conectada a presiónP
r
e
s
i
ó
n
Cámara
A
t
m
o
s
f
e
r
a
Sensor
Válvulas de aguja
A1
A2
P3
P1
P2
Con la válvula en posición de equilibrio, tendremos:
P1 > P3 > P1 1 2
Si cerramos un poco la válvula 2, la presión aguas abajo disminuye, P3 aumenta y la válvula busca un nuevo equilibrio cerrándose un poco.
Si abrimos la válvula 2, hay menos pérdida de carga en el circuito de control, P3 disminuye y la válvula responde abriendo un poco.
Con una válvula automática (piloto), el sistema responderá automáticamente a los cambios ajustando la apertura
Circuito Reductor de Presión de 2 vías
Selección del PilotoAdecuado
Válvulas Reductoras de Presión
Sharp-X Servo-2/3
PC-20 Plástico
PC-20 Metal PC-20 Metal Cover
#2TamañosMedios
#2HCGrandes
diámetros
Circuitos de 2 y 3 vías – Criterios de Selección
Característica Circuito 3 vías Circuito 2 vías
Agua circulando en el circuito de control
Durante el comando
únicamente Constantemente
Sensibilidad del piloto Baja Alta
Precisión de la regulación Baja Alta
Estabilidad de la regulación Baja. Puede oscilar Alta
Apertura de la válvula si la presión es inferior a la
de consigna
Completa.
No hay pérdida de carga
adicional
Parcial.
dP adicional de 3
m.c.a. para Vel < 2m/s
Diseño
Relativamente
Complicado Relativamente simple
Posibilidad de Uso de Cámara Doble Si No
Circuitos de características combinadas
(más de un piloto de control)
Instalación complicada
(circuitos paralelos)
Instalación Simple
(circuitos en serie)
Drenaje externo a la atmósfera Si No
Riesgo de obstucción por sedimientos Medio Bajo
Riesgo de obstrucción por materia orgánica Bajo Medio
Control de Nivel – Flotador Modulante 150-60
La válvula controla el llenado de un depósito (normalmente de baja altura y área
relativamente grande), mediante un flotador horizontal modulante que mantieneun nivel constante (siempre lleno) con independencia de los cambios en la
demanda.
Control de Nivel – Flotador 2 Niveles 450-66
La válvula controla hidráulicamente el nivel de un depósito, abriendocompletamente cuando la boya llega al nivel más bajo preestablecido y cerrando en el nivel superior.
Control de Nivel con Piloto de Altitud
El piloto percibe la columna de agua (del nivel del depósito) a través de un tubo [1] conectado
a un “punto fijo” en el fondo del depósito. Si la columna se eleva al valor de ajuste del piloto
[2], éste aplica una presión a la cámara superior de control [3] de la válvula principal y la
cierra. Si el nivel cae aproximadamente un metro por debajo del valor de ajuste, el piloto
libera la presión de la cámara superior de control, haciendo que la válvula principal se abra
completamente y comience de nuevo el llenado
Válvulas de Sobrevelocidad (Antorrotura)
Un piloto de alta sensibilidad mide en todo momento la caída de presión
entre bridas y, cuando ésta alcanca un valor superior al prefijado
(normalmente un 20% que el caudal de regimen), cierraautomáticamente y debe ser rearmada manualmente.
Estaciones de Bombeo – Válv. Anticipadoras de Onda
� El piloto de baja presión percibe la caída de presión inicial y se
abre. Esta respuesta inmediata permite que la presión que
queda en la línea abra rápidamente la válvula.
� La válvula Modelo 735-M, ya abierta, libera la columna de
agua que retorna, minimizando así la subida de presión en la
línea.
� Si el grado de alivio fuera insuficiente, y la presión superara el
ajuste del piloto de alta presión, el piloto se abriría
inmediatamente para abrir aun más la válvula.
� Cuando la presión en el sistema se estabiliza en el nivel de
presión estática, los dos pilotos se cierran y la válvula empieza
a cerrarse. Si la presión en la línea sube durante el cierre de la
válvula principal, el piloto de alta presión HP detiene
brevemente el proceso para evitar que la presión siga
elevándose.
� Un cierre mecánico limita al caudal de alivio para evitar la
separación de la columna y conservar la presión de cierre
� Suponen más de un 70% del total de válvulas
hidráulicas vendidas.
� Reducen la presión aguas arriba (P1) a una
presión preestablecida (P2) con independencia
de las variaciones en la demanda (caudal) y en
la presión aguas arriba.
Válvulas Reductoras de Presión
P1
P2
Q
Time (s)
Instalación típica
Quick Pressure-Relief ValveModel 73Q
Pressure-Reducing ValveModel 720
StrainerModel 70F
Válvula Reductora de Presión
P1
P2
Q
Tiempo (s)
Qué tener en cuenta al dimensionar una válvula reductora de presión?
� Presiones y caudales previstos y sus posibles variaciones futuras.
� El ratio de reducción no debería ser superior a 3:1. Si éste es mayor, deben proyectarse etapas de
reducción adicionales empleando, por ejemplo Reductoras Proporcionales.
� Velocidad en el asiento: Debe procurarse no exceder los 5 m/s
� Apertura de la válvula: Lo ideal es que esté en un 25%. Valores muy bajos pueden causar inestabilidad
� Tipo de cierre: Plano, U-Port, Jaula anticavitación
Válvulas Reductoras de Presión – Dimensionado
Gráficos de consumo típicos en un Sistema de Abastecimiento de Agua Potable: Cambios de caudal suaves y moderados requieren válvulascon una reacción lenta.
Cau
dal
Tiempo
1 :00 3 :00 5 :00 7 :00 9 :00 11 :00 13 :00 15 :00 17 :00 19 :00 21 :00 23 :00
Válvulas Reductoras de Presión
Turno 1
Cau
dal
Tiempo
Turno 2 Turno 3 Turno 4
1:00 3:00 5:00 7:00 9:00 11 :00 13 :00 15 :00 17 :00 19 :00 21 :00 23 :00
Válvulas Reductoras de Presión
Gráficos de consumo típicos en una Red de Distribución de Agua de Riego: Cambios de caudal bruscos requieren válvulas de actuaciónrápida.
Reductoras de Presión Proporcionales
Ratio de
Reducción Fijo
Tiempo
P1P2
Presión
P1 / P2 = Constante
Son válvulas que realizan las siguientes
funciones, dependiendo de cómo se
instalen:
Sostenedora de Presión
Alivio de Presión
Válvulas Sostenedoras / de Alivio de Presión
� Cuando se instalan EN LINEA, sostienen
una presión minima aguas arriba, con
independencia de la demanda o la
presión aguas abajo.
� Cuando se instalan EN DERIVACION, liberan la presión excesiva en la línea
� La válvula mantiene presión constante
preestablecida aguas arriba, independientemente
de los cambios en el caudal o en la presión de
aguas arriba. De esta forma se asegura el
suministro de todos los usuarios de una red, la
presión diferencial en una estación de filtrado o el
punto óptimo de funcionamiento en una bomba.
� El piloto sostenedor de presion (#3), detecta la
presión aguas arriba (P1) y mueve la válvula
principal hasta que se alcanza la presion de
consigna que se fija utilizando el tornillo de ajuste
del piloto.
Válvula Sostenedora de Presión - Modelo 430
� El modelo 13Q alivia de forma rápida el exceso de presión de la línea cuando el valor de la
misma alcanza alcanza el valor máximo establecido.
� El valor de regulación es, normalmente 1 bar por encima de la presión de consigna de la
reductora que la precede.
� Dimensionado: el caudal de Alivio considerado debería ser igual al nominal de la conducción
a proteger.
Válvula de Alivio Rápido de Presión
� El modelo 123 mantiene aguas arriba una presiónpreestablecida mientras se reduce la presión de aguas abajo a un nivel constante preestablecido.
� El piloto reductor de presión detecta la presión
aguas abajo y el piloto sostenedor de detecta la
presión aguas arriba. Los tornillos de ajuste de cada
piloto permiten establecer los niveles de presión en
los valores deseados.
Reductor y Sostenedor de Presión – Modelo 123
� El modelo X70 esta diseñado mantener el caudal por debajo del valor preestablecido,
independientemente de los cambios de presión
en el sistema.
� El piloto diferencial detecta la caída de presión en un orificio calibrado que es proporcional al caudal instantáneo. En función de la misma, el
piloto estrangula o no la válvula, limitando el
caudal instantáneo.
� La pérdida de carga adicional es de unos 4 m., la
precisión entorno al 7%
Circuito Limitador de Caudal de orificio (X70-U)
� El modelo X70-Ub limita el caudal por debajo del valor preestablecido, con independencia de la presión aguas arriba.
� En este caso, el sensor son dos tubos de Pitot, uno enfrentado al flujo, otro en la cara opuesta. El piloto lee el
diferencial de presión entre ambos, que es proporcional al
caudal y envía un comando hidráulico a la válvula.
� La pérdida de carga es menor que en el orificio tradicional, la
precisión en torno al 5%.
� Mayor rango de regulación que con orificio.
� Mayor resistencia frente a aguas cargadas o sucias que la
paleta
Limitadora de Caudal con “TUBORIFICIO”
� El modelo 970 esta diseñado para limitar el caudal a un valor preestablecido, independientemente de loscambios de presión en el sistema.
� El piloto tipo paleta de 2 vías se mueve con el
incremento del flujo y modula hidráulicamente la
válvula principal para que se cierra o abre en función
del valor instantáneo de caudal.
Circuito limitador de caudal de Paleta– Modelo 970-V
� El modelo 970-VX esta diseñado para limitar el caudal a un valor preestablecido, independientemente de loscambios de presión en el sistema.
� El piloto tipo paleta de 3 vías actúa únicamentecuando la válvula está fuera de consigna. El circuito
no provoca pérdidas de carga cuando la válvula no
debe limitar.
Limitador de Paleta de 3 Vías– Modelo 970-VX
La válvula incorpora 3 funciones:
� Reduce la presión aguas abajo para proteger la instalación interior
� Limita el caudal instantáneo para garantizar el suministro a todos los usuarios de la red.
� Se comanda eléctricamente de forma remota
� Adicionalmente, la solución de la Izquierda tiene un indicador de posición que permite leer
a distancia si la válvula está abierta o cerrada.
Electroválvula Reductora y Limitadora de Caudal
� El modelo 105-54 permite comandarhidráulicamente una válvula a través
de un microtubo.
� Cuando se descarga la cámara
superior del relé hidráulico, éste
libera la presión de la cámara de
control y abre la válvula principal.
ON/OFF Control Remoto Hidráulico
On/Off – Control eléctrico
� La presión de la línea entra en la cámara de control a través de una orden dada por
el solenoide. Esta fuerza hidráulica lleva a la válvula a la posición de cerrada.
� Con una orden inversa se libera la presión en la cámara hacia la atmósfera,
abriendo la válvula.
Reductora de presión Servo – Baja presión
� El piloto servo 2/3 vías reúne las ventajas de los dos tipos de circuitos:
o Alta sensibilidad, estabilidad y precision en la regulación
o Presiones de regulación muy bajas (desde 0,5 a 4 bar) � Riego por Goteo.
o Bajo riesgo de obstrucción.
Criterios de Selección de Válvulas
� Aptitud para la función que se le asigna
� Tipo de válvula
� Capacidad de flujo
� Resistencia a la cavitación
� Presión máxima y mínima de funcionamiento
� Facilidad de mantenimiento
� Materiales y/o protecciones
� Precio
Criterios de Selección de Válvulas - Dimensionado
Recomendaciones de Dimensionado de Hidrantes S900 - Bermad
Diámetro Nominal S900
Caudal máximo de diseño (m3/h)
Regulación de Presión < 20 m.c.a. (Diferencia entre entrada y salida
vàlvula)
Regulación de Presión > 20 m.c.a. (Diferencia entre entrada y salida
válvula)
1 1/2 " 12 25
2 " 19 32
3 " 55 72
4 " 90 125
6 " 215 220
8 " 325 350
Perdidas de carga a caudal máximo 3 a 4 m.c.a. 8 a 9 m.c.a.
* Instalar válvula de aguja en el circuito de control cuando la presión de entrada sea superior a 10 kg/cm2.
* Cuando los caudales mínimos puedan ser muy pequeños se montarán con V-port.
Gracias por su atenciónGracias por su atenciónBERMAD EUROPE, S.L.
Comercio, 1. Nave 22. 08780 Pallejá - Barcelona - Spain
Tel: +34 932 225 125 - Fax: +34 936 633 134
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